质谱仪的类型及构成课件.ppt

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1、第十二章质谱分析法12.1.1概述12.1.2质谱仪与质谱分析原理12.1.3质谱仪类型12.1.4主要离子源12.1.5质量分析器12.1.6质谱联用仪器12.1.7质谱性能指标第一节质谱仪类型及构成massspectrometry，MSKindsofmassspectrometer2021/7/2912.1.1概述相对分子质量精确测定与化合物结构分析的重要工具；第一台质谱仪：1912年；早期应用：相对原子质量、同位素等的测量；现代：有机化合物结构鉴定的重要工具；特殊性：联用技术，相对分子质量测定。M+(M–R2)+(M–R3)+(M–

2、R1)+发展过程：20世纪40年代：高分辨率质谱仪出现，有机化合物结构分析；20世纪60年代末：色谱-质谱联用仪出现，有机混合物分离分析；促进天然有机化合物结构分析的发展；20世纪90年代：基质辅助激光解吸电离源、电喷雾电离源、大气压化学电离源，开创了质谱技术研究生物大分子的新领域。2002年由于“发明了用于生物大分子的电喷雾离子化和基质辅助激光解吸离子化质谱分析法”，美国科学家约翰·芬恩与日本科学家田中耕一共享该年度诺贝尔化学奖。12.1.2质谱仪与质谱分析原理进样系统离子源质量分析器检测器1.气体扩散2.直接进样3.气相色谱1.电子轰击

3、2.化学电离3.场致电离4.激光1.单聚焦2.双聚焦3.飞行时间4.四极杆质谱仪需要在高真空下工作：离子源（10-310-5Pa）质量分析器（10-6Pa）(1)大量氧会烧坏离子源的灯丝；(2)用作加速离子的几千伏高压会引起放电；(3)引起额外的离子－分子反应，改变裂解模型，谱图复杂化。原理与结构仪器原理图进样系统离子源质量分析器检测器真空系统进样装置气体扩散；插入式直接进样杆：适用于有一定挥发性的固体或高沸点液体试样；色谱作为进样装置。离子源离子源的功能是提供能量将待分析试样电离，组成由不同质荷比（m/z）离子组成的离子束。++++:R

4、1:R2:R3:R4:e+M+(M-R2)+(M-R3)+MassSpectrum(M-R1)+质量分析器质量分析器的作用是将离子源产生的离子按m/z顺序分离，相当与光谱仪器上的单色器。用于有机质谱仪的质量分析器有双聚焦分析器、四极杆分析器、离子阱分析器、飞行时间分析器、回旋共振分析器等。质量分析器特点对比检测器（1）电子倍增管15～18级；可测出10-17A微弱电流。（2）渠道式电子倍增器阵列12.1.3质谱仪的类型1.无机质谱仪火花源双聚焦质谱仪（SSMS），电感应耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）和二次离子质谱仪（SIMS）等。2.同

5、位素质谱仪小型低分辨同位素质谱仪：轻元素(H，C，S等)大型高分辨的同位素质谱仪：重元素(U，Pu，Pb等)3.有机质谱仪——用途最广的质谱仪4.生物质谱仪电喷雾电离质谱仪（ESI-MS），基质辅助激光解吸电离质谱仪（MALDI-MS），快原子轰击质谱仪（FAB-MS），离子喷雾电离质谱仪（ISI-MS），大气压电离质谱仪（API-MS）等。有机质谱仪1.按进样方式分类直接进样质谱，气相色谱-质谱联用仪（GC-MS），液相色谱-质谱联用仪（LC-MS）。2.按离子化方式分类电子轰击质谱（EI-MS），化学电离质谱（CI-MS），快原子轰击质

6、谱仪（FAB-MS），电喷雾电离质谱仪（ESI-MS）等。3.按质量分析器分类单聚焦质谱仪，双聚焦质谱仪，四极杆质谱仪，飞行时间质谱仪，离子阱质谱仪，傅里叶变换质谱仪等。12.1.4主要离子源一、电子轰击离子源ElectronIonization(EI)源应用最广，标准谱图。++++:R1:R2:R3:R4:e+M+(M–R2)+(M–R3)+MassSpectrum(M–R1)+EI源的特点：电离效率高，灵敏度高；应用最广，标准质谱图基本都是采用EI源得到的；稳定，操作方便，电子流强度可精密控制；结构简单，控温方便。EI源：可变的离子化能

7、量(10～240eV)对于易电离的物质降低电子能量，而对于难电离的物质则加大电子能量（常用70eV）。电子能量电子能量分子离子增加碎片离子增加二、化学电离源（ChemicalIonization，CI）离子室内的反应气（甲烷等；10～100Pa，试样的103～105倍），电子（100～240eV）轰击，产生离子，再与试样分子碰撞，产生准分子离子。特点：最强峰为准分子离子；谱图简单；不适用难挥发试样；得到的是非标准谱图。++气体分子试样分子+准分子离子电子(M+1)+;(M+17)+;(M+29)+;化学电离源反应过程：CH4+e→CH4

8、+·+2eCH4+·→CH3++H·CH4+和CH3+很快与大量存在的CH4分子起反应，即CH4+·+CH4→CH5++CH3·CH3++CH4→C2H5++H2CH5+和C2H